x y O gricha - v7907 - 13.8.2022
We definiëren een functie
f  met domein  [ 0, 1 ]  en
f (x) = max{ x2 , (1 − x)2 , 2x(1 − x) }

Wat is de oppervlakte
van het gebied tussen
x = 0, x = 1,
y = 0  en  y = f (x) ?
A.   \(\boldsymbol{\frac {1} {2} }\)
B.   \(\boldsymbol{\frac {17} {27} }\)
C.   \(\boldsymbol{\frac {40} {81} }\)
D.   \(\boldsymbol{\frac {56} {81} }\)
E.   \(\boldsymbol{\frac {70} {81} }\)
A    B    C    D    E

[ 6-7907 - op net sinds .3.15-()-7.11.2024 ]

Translation in   E N G L I S H

IN CONSTRUCTION

Oplossing - Solution

We maken eerst een figuur van (een deel) van de drie parabolen :  de standaardparabool  y = x² , de dalparabool  y = (1 − x)² ( met top in (1,0) en de y-as snijdend in 1 ) en de bergparabool  y = −2x² + 2x  die de x-as snijdt in 1 en de y-as in 0.
De abscissen van de snijpunten van  y = (1 − x)²  en  y = −2x² + 2x  volgen uit
 1 − 2x + x² = −2x² + 2x  ⇔  3x² − 4x + 1 = 0  ⇔  (x − 1)(3x − 1) = 0  ⇔  x = 1  ∨  x = 1/3.
De abscissen van de snijpunten van  y = x²  en  y = −2x² + 2x  volgen uit
x² = −2x² + 2x  ⇔  3x² − 2x = 0  ⇔  x(3x − 2)=0  ⇔  x = 0  ∨  x = 2/3
De oppervlakte van het gevraagde gebied is geel gekleurd en kan wegens symmetrieredenen berekend worden met
\(2\int_{0}^{\frac13}(1-x)^2\:dx+\int_{\frac13}^{\frac12}(2x-2x^2)\;dx=-2\int_{0}^{\frac{1}{3}}{(1-x)^2d(1-x)}+4\int_{\frac{1}{3}}^{\frac{1}{2}}{(x-x^2)dx}\\=-2\left[\frac{(1-x)^3}{3}\right]_0^{\frac{1}{3}}+4\left[\frac{x^2}{2}-\frac{x^3}{3}\right]_{\frac{1}{3}}^{\frac{1}{2}}=-\frac{2}{3}\left(\frac{8}{27}-1\right)+4\left(\frac{1}{8}-\frac{1}{24}-\frac{1}{18}+\frac{1}{81}\right)\\=-\frac{16}{81}+\frac{54}{81}+\frac{1}{2}-\frac{1}{6}-\frac{2}{9}+\frac{4}{81}=\frac{42}{81}+\frac{9-3-4}{18}=\frac{42}{81}+\frac{1}{9}=\frac{42+9}{81}=\frac{51}{81}=\frac{17}{27}\)